1.1 系统工程的发展历程

人类在长期的生产实践活动中，逐渐形成了朴素的系统思想——把事物的各个组成部分联系起来，从整体角度进行分析和综合的思想。系统思想古已有之，但是，“系统工程”这个概念出现的时间还不到100年，是一门新兴的工程方法和专业，正处在快速发展时期，相关的方法和技术还在不断涌现并改进，应用领域不断拓展。

1.1.1 国际系统工程的发展历程

第二次世界大战以后，科学技术迅猛进步，社会经济空前发展。在“冷战”竞争的大背景下，以美国为代表的西方国家启动了许多重大科技工程。这些工程在规模上越来越大，时间要求越来越短，层次结构越来越复杂。要组织这样的大型工程任务，个人的经验已经无能为力，需要采用科学的组织管理方法。信息科学和计算机的发展大大提高了信息收集、存储、传递和处理的能力，为实现科学的组织和管理提供了强有力的手段。正是在这样的背景下，系统工程首先从军事和大型工程系统的研制工作中产生了。

美国系统工程专家霍尔（Arthur D.Hall）在1962年出版的专著《系统工程方法论》中推测，我们今天所熟知的“系统工程（Systems Engineering）”一词是贝尔实验室系统工程总监Gilman先生于1950年在麻省理工学院第一次提出的。

1956年，兰德公司在多年开展咨询研究的基础上，提出了“系统分析”（Systems Analysis）方法。系统分析的目的是根据系统目标和评价指标来寻求最优方案。系统分析和系统工程几乎是并行地发展起来的，这两个名词之间也常出现混用现象。

1961年，美国启动“阿波罗工程”，1972年成功结束。在工程高峰时期，两万多家厂商、200余所高等院校和80多个研究机构参与研制和生产工作，总人数超过30万人，耗资255亿美元。为了完成这项庞大和复杂的计划，美国航空航天局（NASA）成立了项目办和总体设计部，以对整个计划进行组织、协调和管理。在执行计划过程中，NASA自始至终都在采用系统分析、网络技术和计算机仿真技术，并把计划协调技术发展成随机协调技术。由于采用了成本估算和分析技术，这项史无前例的庞大工程基本上按预算完成。“阿波罗工程”的圆满成功使世界各国开始接受系统工程。

1957年，美国的H·H·古德和R·E·麦克霍尔合作发表了第一本完整的系统工程教科书——《系统工程：大规模系统设计导论》；麦克霍尔又于1965年发表了《系统工程手册》一书。这两本书以丰富的军事素材论述了系统工程的原理和方法。1962年，霍尔发表的《系统工程方法论》一书反映了作者长期从事通信系统工程的成果，内容涉及系统环境、系统元素、系统理论、系统技术、系统数学等方面。霍尔还于1969年提出著名的霍尔模型，即系统工程的三维形态分析模型。20世纪60年代末，关于军事和工程等硬系统的系统工程方法论已臻于完善。硬系统（或称良结构系统）是指机理清楚、能用明确的数学模型描述的系统，如物理系统和工程系统。对于硬系统，可以通过定量研究方法计算出系统的行为和最优的结果。

1969年7月，美国空军颁布了世界上第一部系统工程标准——MIL-STD-499 《系统工程管理》（Systems Engineering Management），目的是为政府有关人员编写、评价和确认投标书，进行合同谈判以及指导承包商准备系统工程管理计划等提供一组准则。1974年，经过修订的系统工程标准499A正式发布。

为了得到一个更确切的系统工程描述文件，从1991年开始，美国军方和工业界经过广泛的讨论和协调，在1994年完成了MIL-STD-499B草案。因为美国国防部采办政策的改革，MIL-STD-499B没有被批准为美国军用标准，而是经过少许修改以后，被采用为EIA IS 632 和 IEEE 1220 商用标准。

与此同时，美国工业界开始主动关注系统工程。当时，大型军工企业存在一个普遍现象：工程师往往只了解自己本专业的知识，缺乏对系统整体的考虑，从而影响复杂系统的研制工作。针对这个问题，1989年，通用动力公司主办了一场研讨会，与会人士一致认为：合格系统工程师的短缺已经是一个全国性的问题，需要政府、企业和学校的通力合作才能解决。1990年，波音公司主办了另一场会议，进一步明确了系统工程过程中的核心活动和相关人才培养问题，决定成立全国系统工程协会（National Council On Systems Engineering，NCOSE）。从1991年开始，NCOSE每年都会举行交流会，并逐渐有美国之外的专家参与会议。1995年，NCOSE正式更名为国际系统工程协会（International Council On Systems Engineering，INCOSE）。INCOSE从1994年开始发布《系统工程手册》，目前已经发布到4.0版。

2002年，国际标准组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）参考EIA 632等标准，发布了系统工程领域的第一个国际标准：ISO/IEC 15288：2002 《系统与软件工程——系统生存周期过程（Systems and Software Engineering—System Life Cycle Processes）》。从ISO/IEC 15288：2008版本开始，美国电气和电子工程师协会（IEEE）参与制定该标准，并将此标准等同采纳为IEEE标准。ISO/IEC/IEEE 15288：2008得到了ISO、IEC、IEEE、INCOSE、PSM和其他相关组织的共同承认。目前，15288标准发布了第三个版本——ISO/IEC/IEEE 15288：2015。

近些年来，随着信息化技术的发展，企业（尤其是高科技企业）的科研生产和人、财、物管理活动，已经高度依赖信息化手段。系统工程的管理与这些信息化手段高度融合，并正在向“基于模型的系统工程（MBSE）”快速发展。基于模型的系统工程被认为是目前比较主流的一种系统工程方法，它的核心思想是采用模型取代相关设计文档，使产品开发过程中的信息实现形式化表达，进而提升产品的研发效率与效能。

1.1.2 我国系统工程的发展历程

我国传统文化中蕴含着系统思想。《易经》《尚书》提出了蕴含有系统思想的阴阳、五行、八卦等学说；《黄帝内经》把人体看作是由各种器官有机联系在一起的整体，主张从整体上研究人体的病因；长城、大运河、都江堰以及《梦溪笔谈》中叙述的皇宫重建工程均体现了朴素的系统思想。

我国系统工程的发展则是近几十年的事情：它首先从我国航天工业发展起来，钱学森是我国系统工程专业的创建者和奠基人。1956年，钱学森向我国政府提交了《建立我国国防航空工业的意见》，我国成立了国防部第五研究院，钱学森任首任院长。从此以后的20多年，钱学森就一直在领导我国的导弹和航天的研制工作，基于我国相当薄弱的工业基础和人才队伍，运用先进的组织管理方法，研制出了先进的导弹、火箭和卫星。

1961年，国防部颁布《国防部第五研究院暂行工作条例（草案）》，这就是我国航天系统工程管理的开端。1962年，我国自行研制的第一枚近程导弹DF-2飞行试验失败后，钱学森组织科研人员认真总结了经验与教训，在此基础上修改了《国防部第五研究院暂行工作条例（草案）》。它的核心内容有三项：第一要强调总体设计，第二要遵循研制程序，第三要充分进行地面试验。

这三条规定是对研制工作科学规律认识的深化，奠定了我国航天系统工程的基础，对航天事业初期的建设与发展起到了重大作用。后来，中国航天又进行了组织机构调整，将各研究院从专业研究院转变为型号研究设计院；并逐渐形成了“一个总体部、两条指挥线”管理机制。至此，在钱学森等人的领导下，中国航天从科学技术、组织原理和体制机制等多方面综合创新，形成了一套科学有效、具有鲜明中国特色的组织管理方法。这套组织管理方法随后在我国军工领域得到广泛应用。

钱学森一直关注国际先进技术（包括组织管理技术）的发展，1964年就提到了“系统工程”这个概念。1978年，钱学森发表了《组织管理的技术——系统工程》，将中国航天组织管理的成功经验归纳为系统工程，并对系统工程的概念、内涵、应用前景等做了说明。钱学森指出：总体设计部的实践，体现了一种科学方法，这种科学方法就是“系统工程”（Systems Engineering）；“系统工程”是组织管理“系统”的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有“系统”都具有普遍意义的科学方法。并指出系统工程在国家社会经济各个领域有广阔的应用前景。这篇论文被认为是系统工程在我国发展的一个里程碑，并逐步掀起了全国研究和应用系统工程的热潮。

由于国外对定量化系统思想方法的实际应用有不同的名称，我国有学者建议，把用系统思想直接改造客观世界的技术，通通称为“系统工程”；直接为这些工程技术——系统工程服务的一些科学的理论，称为“运筹学”。这个定义扩大了“系统工程”的含义，与国外Systems Engineering的含义（指建造和管理人工系统的方法）有很大区别。

近年来，随着科研生产信息化的发展和与国外交流合作的深入，基于信息化的系统设计与系统工程管理得到了我国各工业部门的高度重视。航空航天等军工企业带头开始推行系统工程的研究和应用，掀起了新一轮的系统工程研究和应用的高潮。